孤儿进程orphaned与僵尸进程Zombie

一、概念

​ 我们知道在unix/linux中,正常情况下,子进程是通过父进程创建的,子进程在创建新的进程。子进程的结束和父进程的运行是一个异步过程,即父进程永远无法预测子进程 到底什么时候结束。 当一个 进程完成它的工作终止之后,它的父进程需要调用wait()或者waitpid()系统调用取得子进程的终止状态。

  孤儿进程:一个父进程退出,而它的一个或多个子进程还在运行,那么那些子进程将成为孤儿进程。孤儿进程将被init进程(进程号为1)所收养,并由init进程对它们完成状态收集工作。

  僵尸进程:一个进程使用fork创建子进程,如果子进程退出,而父进程并没有调用wait或waitpid获取子进程的状态信息,那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中。这种进程称之为僵死进程。

二、僵尸进程

在linux系统中,当用ps命令观察进程的执行状态时,经常看到某些进程的状态栏为defunct,这就是所谓的“僵尸”进程。“僵尸”进程是一个早已死亡的进程,但在进程表(processs table)中仍占了一个位置(slot)。由于进程表的容量是有限的,所以,defunct进程不仅占用系统的内存资源,影响系统的性能,而且如果其数目太多,还会导致系统瘫痪。

1、僵尸进程的产生原因

我们知道,每个进程在进程表里都有一个进入点(entry),核心程序执行该进程时使用到的一切信息都存储在进入点。当用ps命令察看系统中的进程信息时,看到的就是进程表中的相关数据。

所以,当一个父进程以fork()系统调用建立一个新的子进程后,核心进程就会在进程表中给这个子进程分配一个进入点,然后将相关信息存储在该进入点所对应的进程表内。这些信息中有一项是其父进程的识别码。

而当这个子进程结束的时候(比如调用exit命令结束),其实他并没有真正的被销毁,而是留下一个称为僵尸进程(Zombie)的数据结构(系统调用exit的作用是使进程退出,但是也仅仅限于一个正常的进程变成了一个僵尸进程,并不能完全将其销毁)。此时原来进程表中的数据会被该进程的退出码(exit code)、执行时所用的CPU时间等数据所取代,这些数据会一直保留到系统将它传递给它的父进程为止。由此可见,defunct进程的出现时间是在子进程终止后,但是父进程尚未读取这些数据之前。

此时,该僵尸子进程已经放弃了几乎所有的内存空间,没有任何可执行代码,也不能被调度,仅仅在进程列表中保留一个位置,记载该进程的退出状态信息供其他进程收集,除此之外,僵尸进程不再占有任何存储空间。他需要他的父进程来为他收尸,如果他的父进程没有安装SIGCHLD信号处理函数调用wait 或 waitpid() 等待子进程结束,也没有显式忽略该信号,那么它就一直保持僵尸状态,如果这时候父进程结束了,那么init进程会自动接手这个子进程,为他收尸,他还是能被清除掉的。但是如果父进程是一个循环,不会结束,那么子进程就会一直保持僵尸状态,这就是系统中为什么有时候会有很多的僵尸进程。

2、如何杀死僵尸进程

如上可知,僵尸进程一旦出现之后,很难自己消亡,会一直存在下去,直至系统重启。虽然僵尸进程几乎不占系统资源,但是,这样下去,数量太多了之后,终究会给系统带来其他的影响。因此,如果一旦见到僵尸进程,我们就要将其杀掉。如何杀掉僵尸进程呢?

有同学可能会说,很简单嘛,直接使用kill命令就好啊。或者,实在不行,加一个-9的后缀(kill -9),肯定杀掉!

请注意:defunct状态下的僵尸进程是不能直接使用kill -9命令杀掉的,否则就不叫僵尸进程了。那么,该如何杀呢?

方法有二:

重启服务器电脑,这个是最简单,最易用的方法,但是如果你服务器电脑上运行有其他的程序,那么这个方法,代价很大。所以,尽量使用下面一种方法。 找到该defunct僵尸进程的父进程,将该进程的父进程杀掉,则此defunct进程将自动消失。 问题又来了,如何找到defunct僵尸进程的父进程呢?

很简单,一句命令就够了:ps -ef | grep defunct_process_pid。

3、如何预防僵尸进程

以上介绍的只是在发现了僵尸进程之后,如何去杀死它。那么,有同学可能会说了,这个是治标不治本的。真正的办法是,不让它产生,问题才能彻底解决。OK,那我们就来介绍一下,如何预防僵尸进程的产生。

在父进程创建子进程之前,就向系统申明自己并不会对这个子进程的exit动作进行任何关注行为,这样的话,子进程一旦退出后,系统就不会去等待父进程的操作,而是直接将该子进程的资源回收掉,也就不会出现僵尸进程了。具体的办法就是,在父进程的初始化函数中,调用这个函数:signal(SIGCHLD,SIG_IGN); 如果上述语句没来得及调用,也有另外一个办法。那就是在创建完子进程后,用waitpid等待子进程返回,也能达到上述效果; 如果上述两个办法都不愿意采用,那还有一招:在父进程创建子进程的时候,连续调用两次fork(),而且使紧跟的子进程直接退出,使其孙子进程成为孤儿进程,从而init进程将代替父进程来接手,负责清除这个孤儿进程。于是,父进程就无需进行任何的清理行为,系统会自动处理;

三、问题及危害

  unix提供了一种机制可以保证只要父进程想知道子进程结束时的状态信息, 就可以得到。这种机制就是: 在每个进程退出的时候,内核释放该进程所有的资源,包括打开的文件,占用的内存等。 但是仍然为其保留一定的信息(包括进程号the process ID,退出状态the termination status of the process,运行时间the amount of CPU time taken by the process等)。直到父进程通过wait / waitpid来取时才释放。 但这样就导致了问题,如果进程不调用wait / waitpid的话, 那么保留的那段信息就不会释放,其进程号就会一直被占用,但是系统所能使用的进程号是有限的,如果大量的产生僵死进程,将因为没有可用的进程号而导致系统不能产生新的进程. 此即为僵尸进程的危害,应当避免。

  孤儿进程是没有父进程的进程,孤儿进程这个重任就落到了init进程身上,init进程就好像是一个民政局,专门负责处理孤儿进程的善后工作。每当出现一个孤儿进程的时候,内核就把孤 儿进程的父进程设置为init,而init进程会循环地wait()它的已经退出的子进程。这样,当一个孤儿进程凄凉地结束了其生命周期的时候,init进程就会代表党和政府出面处理它的一切善后工作。因此孤儿进程并不会有什么危害。

  任何一个子进程(init除外)在exit()之后,并非马上就消失掉,而是留下一个称为僵尸进程(Zombie)的数据结构,等待父进程处理。这是每个 子进程在结束时都要经过的阶段。如果子进程在exit()之后,父进程没有来得及处理,这时用ps命令就能看到子进程的状态是“Z”。如果父进程能及时 处理,可能用ps命令就来不及看到子进程的僵尸状态,但这并不等于子进程不经过僵尸状态。 如果父进程在子进程结束之前退出,则子进程将由init接管。init将会以父进程的身份对僵尸状态的子进程进行处理。

四、僵尸进程危害场景

  例如有个进程,它定期的产 生一个子进程,这个子进程需要做的事情很少,做完它该做的事情之后就退出了,因此这个子进程的生命周期很短,但是,父进程只管生成新的子进程,至于子进程 退出之后的事情,则一概不闻不问,这样,系统运行上一段时间之后,系统中就会存在很多的僵死进程,倘若用ps命令查看的话,就会看到很多状态为Z的进程。 严格地来说,僵死进程并不是问题的根源,罪魁祸首是产生出大量僵死进程的那个父进程。因此,当我们寻求如何消灭系统中大量的僵死进程时,答案就是把产生大 量僵死进程的那个元凶枪毙掉(也就是通过kill发送SIGTERM或者SIGKILL信号啦)。枪毙了元凶进程之后,它产生的僵死进程就变成了孤儿进 程,这些孤儿进程会被init进程接管,init进程会wait()这些孤儿进程,释放它们占用的系统进程表中的资源,这样,这些已经僵死的孤儿进程 就能瞑目而去了。

参考:

  1. https://blog.csdn.net/LEON1741/article/details/78142269
Copyright Curiouser all right reserved,powered by Gitbook该文件最后修改时间: 2020-06-16 21:35:29

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